城市污水污泥堆肥腐熟度的評價(jià)

城市污水污泥堆肥腐熟度的評價(jià)論文名稱：城市市污水污泥堆堆肥腐熟度的的評價(jià)作者：：夏曉剛吳吳星五摘要：：針對污泥的的出路問題，提提出用堆肥的的方法解決。堆堆肥方法的成成功必須要找找到合適的腐腐熟度評價(jià)指指標(biāo)和方法。簡簡介了各種現(xiàn)現(xiàn)有的堆肥腐腐熟度評價(jià)指指標(biāo)，并提出出要在大規(guī)模模污泥堆肥操操作中應(yīng)用更更加快速、簡簡便的腐熟度度測試方法。介介紹了4種腐熟度的的快速測試方方法：明膠測測試法、自熱熱測試法、二二氧化碳探測測管法和水溶溶性有機(jī)碳測測試法。關(guān)鍵鍵字：污水污污泥堆肥腐熟度快速測試城市污水處處理廠的污泥泥是指處理污污水所產(chǎn)生的的固態(tài)、半固固態(tài)及液態(tài)的的廢棄物，含含有大量的有有機(jī)物、豐富富的氮磷等營營養(yǎng)物、重金金屬以及致病病菌和病原菌菌等，不加處處理的任意排排放會(huì)對環(huán)境境造成嚴(yán)重的的污染［1］。隨著城城市化的進(jìn)一一步發(fā)展，新新的污水處理理廠將不斷建建立，必將產(chǎn)產(chǎn)生更大量的的污泥。尤其其以上海市為為例，新建或或?qū)⒁ㄔO(shè)的的石洞口、竹竹園、白龍港港污水處理廠廠均為大型污污水處理廠，一一旦三大污水水處理廠建成成并投入滿負(fù)負(fù)荷運(yùn)行，上上海市城市污污水處理廠的的污泥總量(以含水率80%折算)的預(yù)測值見見表1［2］。由此可可見，解決如如此大量的污污泥的出路問問題已成為上上海市污水處處理的當(dāng)務(wù)之之急。表1上海市城城市污水處理理廠污泥產(chǎn)量量估算來源污水量(萬mm3/d)污泥產(chǎn)量(含水水率80%tt/d)中心城區(qū)污水處處理廠(12座)38230白龍港污水處理理廠1201050石洞口、竹園污污水處理廠300～40002700～3600小計(jì)3980～4880污泥堆肥化化的方法是將將污泥減量化化、無害化、穩(wěn)穩(wěn)定化和資源源化融為一體體的比較理想想的污泥處理理方法。既消消納污泥，又又充分利用了了污泥中大量量含有植物生生長發(fā)育所需需的氮、磷、鉀鉀及維持植物物正常生長發(fā)發(fā)育的多種微微量元素和能能改善土壤結(jié)結(jié)構(gòu)的有機(jī)質(zhì)質(zhì)，并且有利利于污泥的大大規(guī)模處理。因因此，結(jié)合我我國的國情，對對污水污泥進(jìn)進(jìn)行堆肥的方方法為解決污污泥的處置問問題提供了良良好的前景。1堆肥腐熟度度的評價(jià)指標(biāo)標(biāo)1.1未腐熟熟堆肥產(chǎn)品的的危害堆肥腐熟度的評評價(jià)是關(guān)系到到堆肥的方法法能否順利進(jìn)進(jìn)行的最為關(guān)關(guān)鍵的問題之之一。未腐熟熟的產(chǎn)品施用用于土壤后，微微生物還會(huì)利利用土壤間隙隙中的氧氣繼繼續(xù)活動(dòng)降解解有機(jī)物，從從而造成厭氧氧的環(huán)境，使使植物根系缺缺氧，并產(chǎn)生生H2S和NO等氣體。未未腐熟的產(chǎn)品品中有很高的的碳氮比(25∶1或更高)，造成微生生物的氮饑餓餓而去攝取土土壤中的氮，使使土壤產(chǎn)生缺缺氮現(xiàn)象。并并且在微生物物的持續(xù)降解解活動(dòng)中還會(huì)會(huì)產(chǎn)生作為副副產(chǎn)品的各種種有機(jī)酸，對對植物產(chǎn)生毒毒性，尤其是是乙酸和酚類類化合物會(huì)抑抑制植物種子子發(fā)芽、根系系的生長，減減少作物的產(chǎn)產(chǎn)量［3］。1.2現(xiàn)有評評價(jià)指標(biāo)雖然國內(nèi)外在堆堆肥腐熟度的的評價(jià)方面已已經(jīng)作了廣泛泛而且很深入入的研究，提提出了眾多的的評價(jià)指標(biāo)及及方法，但仍仍沒有形成一一種公認(rèn)的堆堆肥腐熟度指指標(biāo)。李承強(qiáng)等［4］］把堆肥腐熟熟度指標(biāo)劃分分為三類：物物理學(xué)指標(biāo)、化化學(xué)指標(biāo)(包括腐殖質(zhì))和生物學(xué)指指標(biāo)。李艷霞霞等［5］把堆肥腐腐熟度的評價(jià)價(jià)方法分為表表觀分析法、化化學(xué)分析法、波波譜分析法及及植物生長分分析法4類，與前者者的分類方法法也比較相似似。簡介如下下：(1)物理學(xué)指指標(biāo)或表觀分分析指標(biāo)是指指堆肥過程中中的一些變化化比較直觀的的性質(zhì)，如溫溫度、氣味和和顏色等。具具體有：①堆肥開始后后堆體溫度是是逐漸升高再再降低的變化化過程，而堆堆體腐熟后堆堆體溫度與環(huán)環(huán)境溫度一致致，一般不明明顯變化，因因此溫度是堆堆肥過程中最最重要的常規(guī)規(guī)檢測指標(biāo)之之一；②堆肥原料具具有令人不快快的氣味，并并在堆肥過程程中會(huì)產(chǎn)生H2S，NO等難聞的氣氣體，而良好好的堆肥過程程后這些氣味味逐漸減弱并并在堆肥結(jié)束束后消失，所所以氣味也可可以作為堆肥肥腐熟的指標(biāo)標(biāo)；③堆肥過程中中堆料逐漸發(fā)發(fā)黑，腐熟后后的堆肥產(chǎn)品品呈黑褐和黑黑色，顏色也也可以作為一一判斷標(biāo)準(zhǔn)；；④對不同時(shí)間間的堆肥的水水萃取物在波波長280nnm，465nnm和665nnm的光學(xué)性質(zhì)質(zhì)研究表明，由由于個(gè)別有機(jī)機(jī)成分的少量量存在，抑制制了對短波的的吸收，而對對665nnm波長的可見見光影響較少少，由此通過過檢測堆肥萃萃取物在波長長665nnm下的吸光度度變化可反映映堆肥腐熟度度。(2)由于物理理學(xué)指標(biāo)難于于定量化表征征堆肥過程中中堆料成分的的變化，所以以通過分析堆堆肥過程中堆堆料的化學(xué)成成分或化學(xué)性性質(zhì)的變化以以評價(jià)堆肥腐腐熟度的方法法更常用一些些。這些化學(xué)學(xué)指標(biāo)有：有有機(jī)質(zhì)變化指指標(biāo)、氨氮指指標(biāo)、腐殖化化指標(biāo)、碳氮氮比和有機(jī)酸酸等。具體內(nèi)內(nèi)容包括：①在堆肥過程程中，堆料中中的不穩(wěn)定有有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為二氧化化碳、水、礦礦物質(zhì)和穩(wěn)定定化有機(jī)質(zhì)，堆堆料的有機(jī)質(zhì)質(zhì)含量變化顯顯著，因此可可以通過一些些反映有機(jī)質(zhì)質(zhì)變化的參數(shù)數(shù)(如COD，BOD及VS等)的測量及某某些有機(jī)質(zhì)在在堆肥過程中中的變化規(guī)律律來表征腐熟熟度；②在堆肥的生生化降解過程程中含氮的成成分發(fā)生降解解產(chǎn)生氨氣，在在堆肥后期部部分氨氣被氧氧化成亞硝酸酸鹽和硝酸鹽鹽，所以可以以用亞硝酸鹽鹽或硝酸鹽的的存在判斷腐腐熟度，并且且由于這兩個(gè)個(gè)指標(biāo)的測定定較為快速而而簡單，具有有較好的實(shí)用用價(jià)值；③堆肥過程中中伴隨著腐殖殖化的過程，研研究各腐殖化化參數(shù)的變化化是評價(jià)腐熟熟度的重要方方法，由此提提出CEC(陽離子交換換容量)、腐殖質(zhì)HS、腐酸HA、富里酸FA、富里部分FF及非腐殖質(zhì)質(zhì)成分NHF等參數(shù)用以以評價(jià)堆肥腐腐熟度；④碳源是微生生物利用的能能源，氮源是是微生物的營營養(yǎng)物質(zhì)，碳碳和氮的變化化是堆肥的基基本特征之一一，C/N(固相)是最常用于于評價(jià)腐熟度度的參數(shù)。而而也有研究指指出微生物在在對堆肥原料料的降解中代代謝發(fā)生在水水溶相，因此此水溶性有機(jī)機(jī)碳/有機(jī)氮的指指標(biāo)可以作為為堆肥腐熟度度的參數(shù)；⑤有機(jī)酸廣泛泛存在于未腐腐熟的堆肥中中，可通過研研究有機(jī)酸的的變化評價(jià)堆堆肥腐熟度。(3)堆料中微微生物的活性性變化及堆肥肥對植物生長長的影響常用用于評價(jià)堆肥肥腐熟度。這這些指標(biāo)主要要有呼吸作用用、生物活性性及種子發(fā)芽芽率等。具體體有：①堆肥是富含含腐殖質(zhì)的穩(wěn)穩(wěn)定產(chǎn)品，微微生物處于休休眠狀態(tài)，此此時(shí)腐殖質(zhì)的的生化降解速速率及二氧化化碳產(chǎn)生和氧氧氣消耗都較較慢，因此可可以用二氧化化碳的產(chǎn)生和和微生物的耗耗氧速率作為為反映腐熟度度的指標(biāo)；②同時(shí)也可以以用反映微生生物活性變化化的參數(shù)如酶酶活性、ATP和微生物的的數(shù)量、種類類來表征堆肥肥的穩(wěn)定和腐腐熟；③未腐熟的堆堆肥產(chǎn)品對植植物的生長有有抑制作用，因因此可用堆肥肥和土壤的混混合物中植物物的生長狀況況來評價(jià)堆肥肥的腐熟度，考考慮到堆肥腐腐熟度的實(shí)用用意義，這是是最終和最具具說服力的評評價(jià)方法。(4)波譜分析析法可以從物物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角角度認(rèn)識(shí)堆肥肥過程和腐熟熟度問題，迄迄今為止較多多使用的是13C-核磁共振法法和紅外光譜譜法，紅外光光譜法可以辨辨別化合物的的特征官能團(tuán)團(tuán)，核磁共振振法可提供有有機(jī)分子的骨骨架信息。1.3堆肥腐腐熟度指標(biāo)的的應(yīng)用在這些評價(jià)腐熟熟度指標(biāo)的方方法中，比較較常用的有碳碳氮比指標(biāo)，耗耗氧速率的測測定，NO3--N和NH4+-N的測定比較較快速而簡單單，而用氫氧氧化鈉溶液吸吸收堆料產(chǎn)生生的CO2氣體以確定定其產(chǎn)生量的的方法經(jīng)常作作為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)實(shí)驗(yàn)室對比試試驗(yàn)方法。但但是應(yīng)用這些些評價(jià)方法經(jīng)經(jīng)常會(huì)得到不不同的結(jié)果，這這是因?yàn)槎逊史实母於仁苁芎芏嘁蛩氐牡木C合影響，單單個(gè)指標(biāo)的評評價(jià)只能片面面地反映某個(gè)個(gè)阻礙因素的的作用，不能能最直接反映映植物的生長長特性。因此此，不能用單單一的指標(biāo)評評價(jià)堆肥的腐腐熟度。而堆堆肥產(chǎn)品最終終要作為有機(jī)機(jī)肥應(yīng)用于作作物的生產(chǎn)，種種子發(fā)芽指數(shù)數(shù)是一個(gè)很好好的生物指標(biāo)標(biāo)，綜合反映映了堆肥產(chǎn)品品的植物毒性性，所以目前前較為認(rèn)同的的堆肥腐熟度度的評價(jià)方法法是將化學(xué)指指標(biāo)與生物指指標(biāo)結(jié)合起來來，采用多種種分析方法測測定多個(gè)指標(biāo)標(biāo)，然后根據(jù)據(jù)這些指標(biāo)綜綜合分析堆肥肥的腐熟狀況況。美國加利福尼亞亞堆肥質(zhì)量委委員會(huì)(CCQCC)建議必須用用兩項(xiàng)以上的的化學(xué)/生物指標(biāo)來來評價(jià)堆肥的的腐熟度［6］。他們發(fā)發(fā)展了自己的的CCQC腐熟度評價(jià)價(jià)指標(biāo)，這個(gè)個(gè)指標(biāo)由三部部分組成：①碳氮比；②A組測試指標(biāo)標(biāo)中的至少一一項(xiàng)；③B組測試指標(biāo)標(biāo)中的至少一一項(xiàng)。在進(jìn)行行A組和B組的測試之之前，C/N的測試必須須要達(dá)到小于于或等于25。A組測試指標(biāo)標(biāo)主要是表征征堆肥中有機(jī)機(jī)物質(zhì)的降解解程度，內(nèi)容容有CO2的釋放量、氧氧氣的消耗速速率和自熱(selffheatiing)產(chǎn)生量。B組測試指標(biāo)標(biāo)主要是表征征堆肥產(chǎn)品可可能會(huì)對植物物產(chǎn)生的毒性性的一些化學(xué)學(xué)性質(zhì)，內(nèi)容容有NH4+-N和NO3--N的比例、氨氨濃度、揮發(fā)發(fā)性有機(jī)酸的的濃度及種子子發(fā)芽或植物物生長試驗(yàn)。2幾種快速實(shí)實(shí)用的污泥堆堆肥腐熟度評評價(jià)方法雖然可以反映堆堆肥腐熟度的的評價(jià)指標(biāo)眾眾多，關(guān)于腐腐熟度的研究究方法也越來來越先進(jìn)復(fù)雜雜，但是針對對每天都要大大量產(chǎn)生的污污水污泥的堆堆肥來說，很很多方法需要要耗費(fèi)太多的的時(shí)間，過程程也太復(fù)雜，不不能適用于污污泥堆肥腐熟熟度的評價(jià)，因因此需要找到到更加快速、簡簡單并且比較較可靠的方法法。Brewer等等［7］給出的堆堆肥腐熟度的的快速測定的的定義是：在在一個(gè)工作日日之內(nèi)給出有有效的結(jié)果，方方法經(jīng)濟(jì)，只只需要有經(jīng)過過簡單培訓(xùn)的的操作人員和和容易操作的的設(shè)備，得到到的結(jié)果要容容易理解。能能夠適用并比比較有發(fā)展前前途的快速、實(shí)實(shí)用的方法有有以下幾種。2.1明膠測測試法測試的方法為將將一定的堆料料樣品(250mL,約一杯)放入特制的的杯中，在將將其密封前把把一個(gè)塑料的的測試器塞入入其中。該測測試器中有一一條化學(xué)明膠膠可以和杯中中堆料釋放的的CO2反應(yīng)并改變變顏色，最后后將明膠的顏顏色和對應(yīng)的的顏色表對照照即可得出結(jié)結(jié)論。顏色對對照表分為從從1(生堆料)到8(腐熟堆肥)等8個(gè)級別。只要使用合理，這這個(gè)方法可以以基本滿足所所有的標(biāo)準(zhǔn)，且且可以在4個(gè)小時(shí)內(nèi)得得出結(jié)果，相相對于它的花花費(fèi)來說這個(gè)個(gè)方法能給出出很好的數(shù)據(jù)據(jù)。2.2自熱測測試法方法是將1LL的堆肥樣品品放入一個(gè)絕絕熱的真空瓶瓶中，通過溫溫度計(jì)將每天天的溫度記錄錄下來，直到到溫度有連續(xù)續(xù)的兩天達(dá)到到最大值。用用堆肥達(dá)到的的最大溫度值值減去室溫值值，得到物料料的凈溫度增增長值，通過過觀察每天的的凈溫度增長長值來判斷堆堆肥是否達(dá)到到了穩(wěn)定和腐腐熟。堆肥腐腐熟后的溫度度增長值是很很小的。雖然這個(gè)方法最最多需要的時(shí)時(shí)間是6天(據(jù)報(bào)道平均均是4～5天)，但是測試試所需的設(shè)備備包括真空瓶瓶都容易得到到，而且測試試結(jié)果顯示的的是很直觀的的溫度，具有有很強(qiáng)的操作作性。測試所所用的真空瓶瓶雖然相對有有些貴，但在在首次投入使使用后，以后后再進(jìn)行測試試所需的費(fèi)用用是非常少的的。2.3二氧化化碳探測管法法將500g的的堆肥樣品放放入廣口瓶中中，瓶塞是由由橡膠制成，以以便可以通過過注射針抽取取瓶中上部空空間由堆體所所釋放的CO2氣體。抽取取出的氣體用用專門的CO2探測管測定定濃度。這種種管中置有遇遇見CO2就會(huì)變色的的化學(xué)試劑，最最后只要是經(jīng)經(jīng)過校準(zhǔn)了的的管子就可以以很快的以百百分?jǐn)?shù)的形式式讀出CO2的濃度。這是一個(gè)很有優(yōu)優(yōu)勢的測試方方法，操作簡簡便，比較有有代表性。在在推肥的腐熟熟后期開始采采樣測試，一一天的一個(gè)測測試過程只要要4個(gè)小時(shí)。所所測的CO2濃度只要達(dá)達(dá)到足夠低的的程度就表明明堆肥腐熟了了。所用的測測試管可以購購得。這種方方法也還在不不斷的發(fā)展研研究中。2.4水溶性性有機(jī)碳(DOC)的測定［8～9］方法為，稱取一一定重量堆肥肥鮮樣，按堆堆肥干物質(zhì)重重與雙蒸水體體積為1∶10(W(g)∶V(mL))加入入雙蒸水，在在室溫條件下下，水平振蕩蕩2h，然后在100000r/miin下離心10miin，上清液過0.45μm的濾膜，濾濾液中的有機(jī)機(jī)物就是水溶溶性有機(jī)物(DOM)，其濃度的的確定采用TOC儀測定水溶溶性有機(jī)碳(DOC)。研究發(fā)現(xiàn)［100］，污泥堆堆肥過程中水水溶性有機(jī)物物的變化較之之固相組分更更能靈敏反映映堆肥腐熟狀狀況，因此這這個(gè)方法對于于污泥的堆肥肥有一定的針針對性。堆肥肥腐熟時(shí)其DOC應(yīng)降低到比比較低的程度度。Bernaal等［11］把DOC＜17g//kg作為堆肥腐腐熟的指標(biāo)，而Hue&Liu［12］建立的指標(biāo)為＜10g/kg，這要根據(jù)具體堆料的差異而制定不同的標(biāo)準(zhǔn)。3結(jié)語城市污水污泥的的妥善處置是是一個(gè)亟待解解決的問題，污污泥堆肥的土土地利用方法法是一個(gè)很好好的解決問題題的出路，并并在近年來得得到了廣泛的的研究和推廣廣。污泥堆肥肥的腐熟度問問題是一個(gè)在在實(shí)際操作中中需要重點(diǎn)解解決的問題，關(guān)關(guān)系到堆肥產(chǎn)產(chǎn)品的銷售出出路，并且堆堆肥的腐熟度度是堆肥廠的的設(shè)計(jì)、運(yùn)行行及堆肥過程程控制的重要要依據(jù)，關(guān)系系到堆肥廠的的建造成本及及運(yùn)行效率。對堆肥腐熟度的的評價(jià)方法和和指標(biāo)雖然眾眾多，但是國國內(nèi)外仍然還還沒有形成一一個(gè)合理統(tǒng)一一的標(biāo)準(zhǔn)。而而對于大規(guī)模模城市污水污污泥堆肥來說說，很多指標(biāo)標(biāo)的測試顯得得時(shí)間過長也也過于復(fù)雜，因因此在污泥堆堆肥腐熟度的的評價(jià)中發(fā)展展快速、簡單單并且比較可可靠的方法很很有必要。由于腐熟度的評評價(jià)與堆肥系系統(tǒng)密切相關(guān)關(guān)，受堆肥原原料、堆肥方方式和所用填填充料的影響響，每一種具具體的堆肥都都要根據(jù)實(shí)際際情況確定合合適的腐熟度度評價(jià)方法。參考文獻(xiàn)1鄧曉林，王王國華，任鶴鶴云.上海城市污污水處理廠的的污泥處置途途徑探討.中國給水排排水，2000，16(5)：19～222邵志剛，王王曉燕.上海市城市市污水廠污泥泥處置工藝選選擇.上海水務(wù)，2001，(4)：33～363TABButlerr,LJSikorra,PMMSteiinhilbber,LWDouuglasss.Comppostaageanndsammplesstoraggeefffectsonmaaturittyinddicatoorsoffbiossolidsscomppost.JJournaalofEnvirronmenntalQQualitty，2001,,30(6)):21411～21494李承強(qiáng)，魏魏源送，樊耀耀波，王敏健健.堆肥腐熟度度的研究進(jìn)展展.環(huán)境科學(xué)進(jìn)進(jìn)展，1999，7(6)：1～25李艷霞，王王敏健，王菊菊思.有機(jī)固體廢廢棄物堆肥的的腐熟度參數(shù)數(shù)及指標(biāo).環(huán)境科學(xué)，1999，20(22)：98～1036WillBakx..Califforniaacomppostqqualittyreggistraationprogrram.BiioCyccle,20002,433(2):32～397LinaJBreewer,DanMMSulllian.Aquiickloookattquicckcommpoststabiilitytestss.BiooCyclle,20001,422(1):53～558占新華，周周立祥，沈其其榮，黃煥忠忠.污泥堆肥